I carboidrati forniscono energia e struttura agli esseri viventi. Sono fatti di carbonio, ossigeno e idrogeno. I monosaccaridi comprendono i carboidrati più semplici, le molecole elementari e contengono unità di zucchero singolo. I disaccaridi sono costituiti da due unità di zucchero e i polisaccaridi contengono diverse di queste unità. I monosaccaridi sono di natura rara, mentre i polisaccaridi sono prevalenti.
TL; DR (Troppo lungo, non letto)
I monosaccaridi e i polisaccaridi contengono carboidrati. I monosaccaridi sono semplici molecole di zucchero, mentre i polisaccaridi sono enormi, collegando migliaia di unità di zucchero. I monosaccaridi forniscono alle cellule energia a breve termine. I polisaccaridi forniscono un accumulo di energia a lungo termine e una struttura rigida alle pareti cellulari e agli esoscheletri di animali.
Caratteristiche molecolari di monosaccaridi e polisaccaridi
I monosaccaridi contengono almeno tre atomi di carbonio. I hexos, i monosaccaridi più comuni, contengono sei atomi di carbonio. Esempi di esosi comprendono glucosio, galattosio e fruttosio. Il glucosio rappresenta la principale fonte di energia nella respirazione cellulare, le sue piccole dimensioni gli conferiscono la capacità di entrare nelle membrane cellulari. Il fruttosio funge da zucchero di conservazione. I pentosi contengono cinque atomi di carbonio (come ribosio e desossiribosio) e i triodi contengono tre atomi di carbonio (come la gliceraldeide). I monosaccaridi sono piuttosto piccoli e formano strutture a catena o ad anello. I polisaccaridi, tuttavia, contengono centinaia o addirittura migliaia di monosaccaridi e un alto peso molecolare.
Disponibilità e stoccaggio dell'energia
Mentre i monosaccaridi come il glucosio forniscono energia a breve termine, i polisaccaridi forniscono una maggiore riserva di energia . Le cellule usano rapidamente i monosaccaridi. Le molecole possono legarsi ai lipidi della membrana cellulare e aiutare nella segnalazione. Ma per una conservazione più lunga, i monosaccaridi devono essere convertiti in disaccaridi o polisaccaridi tramite polimerizzazione a condensazione. I polisaccaridi diventano troppo grandi per attraversare una membrana cellulare, quindi la loro capacità di stoccaggio. Gli amidi rappresentano polisaccaridi usati dalle piante e dai loro semi per immagazzinare energia. Gli amidi sono fatti di polimeri del glucosio, amilosio e amilopectina. I polisaccaridi possono essere scomposti o idrolizzati nella cellula, poiché l'energia è necessaria sotto forma di monosaccaridi. Ecco come gli animali usano gli amidi vegetali per produrre glucosio per il metabolismo.
Strutture e funzioni dei polisaccaridi
La cellulosa, il polisaccaride e la molecola organici più abbondanti, può contenere il 50% del carbonio mondiale. Il monosaccaride di base della cellulosa è il glucosio. Le molecole di cellulosa diritte compongono le file in una forma stabile attraverso i legami di idrogeno deboli ma prevalenti tra di loro. Composta da piante, funghi e alghe, la cellulosa fornisce la rigida struttura delle pareti delle cellule vegetali, che proteggono anche dalle malattie. Molti animali non possono digerire la cellulosa, ma quelli che possono utilizzare microrganismi ed enzimi intestinali per il compito. La fermentazione avviene nel colon di altri animali e umani che non possono digerire la cellulosa. Gli animali producono un polisaccaride simile, la chitina, prodotta con un monosaccaride modificato. La chitina comprende esoscheletri. Sia la cellulosa che la chitina costituiscono unità di accumulo di energia compatte.
Un altro polisaccaride, il glicogeno, può essere scomposto rapidamente dalla sua forma compatta nei suoi monosaccaridi di glucosio costituenti. Gli esseri umani immagazzinano il glicogeno come una rapida fonte di energia nel fegato e nei muscoli. Pectine, arabinoxilani, xiloglucani e glucomannani rappresentano polisaccaridi complessi aggiuntivi. I monosaccaridi sono solubili in acqua, ma molti polisaccaridi hanno una scarsa solubilità in acqua. I polisaccaridi possono formare gel, a seconda della loro solubilità. Ecco perché vengono spesso utilizzati per addensare gli alimenti.
L'importanza dei monosaccaridi e dei polisaccaridi
Sia i monosaccaridi che i polisaccaridi forniscono energia. I monosaccaridi producono energia rapidamente per le cellule, mentre i polisaccaridi forniscono una maggiore riserva di energia e stabilità strutturale. Entrambi sono essenziali per tutti gli esseri viventi come la più grande fonte di cibo e energia alimentare. I polisaccaridi delle pareti cellulari costituiscono la fibra che gli esseri umani mangiano, mentre i monosaccaridi forniscono la dolcezza dei cibi. Man mano che gli esseri umani mangiano, la masticazione scompone i polisaccaridi in particelle più piccole che alla fine, attraverso la digestione, producono i semplici monosaccaridi che possono passare nel flusso sanguigno.
